一、多线程概念
继承QThread类
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核心步骤 :
*
定义子类继承QThread
,重写run()
函数实现线程逻辑 。cpp#ifndef IOSTHREAD_H #define IOSTHREAD_H //保证能进行中文显示,QT对于中文有些不兼容 #if defined(_MSC_VER) && (_MSC_VER >= 1600) # pragma execution_character_set("utf-8") #endif #include <QObject> #include <QThread> class IOSThread : public QThread { Q_OBJECT public: explicit IOSThread(QObject *parent = nullptr); protected: void run(); private: }; #endif
cpp#include "Threads/IOSThread.h" #include "alldata.h" IOSThread::IOSThread(QObject *parent) : QThread(parent) { } void IOSThread::run() { while(1) { QThread::msleep(1); } }
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通过
start()
启动线程,quit()
和wait()
安全终止线程 。cpp//Threads IOSThread *iosthread; qDebug()<<"iosthread 开启线程"; iosthread = new IOSThread(this); // 设置为最高优先级 iosthread->start(); iosthread->setPriority(QThread::TimeCriticalPriority);
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线程优先级
优先级常量 数值 描述 应用场景 QThread::IdlePriority
0 空闲优先级:仅在无其他线程运行时才调度。 后台监控、低优先级日志记录等 QThread::LowestPriority
1 最低优先级 :调度频率低于 LowPriority
。非关键性后台任务 QThread::LowPriority
2 低优先级 :调度频率低于 NormalPriority
。资源占用较低的任务(如数据备份) QThread::NormalPriority
3 正常优先级:操作系统的默认优先级。 普通用户交互任务 QThread::HighPriority
4 高优先级 :调度频率高于 NormalPriority
。实时数据处理或关键业务逻辑 QThread::HighestPriority
5 最高优先级 :调度频率高于 HighPriority
。高响应要求的任务(如传感器采集) QThread::TimeCriticalPriority
6 时间关键优先级:尽可能频繁调度,接近实时系统的优先级。 运动控制、高频信号处理等 QThread::InheritPriority
7 继承优先级:使用创建线程的优先级(默认值)。 需要与父线程优先级一致的任务 QThread::TimeCriticalPriority的优先级最高
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QThread 类提供的延时函数
QThread::sleep(n)
:阻塞当前线程n
秒 。
QThread::msleep(n)
:阻塞当前线程n
毫秒
QThread::usleep(n)
:阻塞当前线程n
微秒 -
示例:子线程执行耗时任务(如循环计算),通过信号通知主线程更新UI 。
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特点 :
- 直接控制线程生命周期,但需注意
run()
函数外部的成员函数默认运行在主线程 - 适用于需要独立线程完成完整任务的场景(如硬件控制)
- 直接控制线程生命周期,但需注意
二、线程同步与通信机制
全局互斥锁(QMutex\QMutexLocker)
对于需要全局动作的资源,如在线程中对数据库的增删改查,全局变量(生产数据、板卡、某些必要条件变量等)。
cpp
#include <QMutex>
#include <QDebug>
QMutex mutex; // 全局互斥锁
int shared_counter = 0;
void qt_increment_counter() {
mutex.lock();
shared_counter++;
qDebug() << "Counter:" << shared_counter;
mutex.unlock();
}
cpp
void qt_safe_increment_counter() {
QMutexLocker locker(&mutex); // 构造时加锁,析构时解锁
shared_counter++;
qDebug() << "Counter:" << shared_counter;
}
意事项
- 死锁风险 :避免嵌套加锁或忘记解锁,优先使用
lock_guard
/QMutexLocker
。 - 锁粒度:尽量缩小临界区范围(如不在锁内执行耗时操作)
全局互斥锁(QMutex\QMutexLocker)
Qt的读写锁(QReadWriteLock
)是一种线程同步机制,旨在优化多线程环境下对共享资源的访问效率。其核心原则为:
- 读共享 :允许多个线程同时获取读锁(
lockForRead()
),执行只读操作,互不干扰 。 - 写独占 :同一时间仅允许一个线程获取写锁(
lockForWrite()
),执行写入操作,期间阻塞其他所有读写操作 。 - 写优先策略:默认情况下,写锁请求优先于读锁请求,确保写操作不会被无限延迟
锁操作函数
- 读锁 :
lockForRead()
阻塞直到获取读锁;tryLockForRead()
非阻塞尝试获取读锁,可设置超时 。 - 写锁 :
lockForWrite()
阻塞直到获取写锁;tryLockForWrite()
非阻塞尝试获取写锁 。 - 解锁 :
unlock()
释放当前持有的读锁或写锁
cpp
// 全局缓冲区和读写锁
QVector<int> buffer;
QReadWriteLock rwLock;
// 数据采集线程(写操作)
void dataAcquisitionThread() {
QWriteLocker locker(&rwLock);
buffer.append(newData); // 写入新数据
}
// 数据显示线程(读操作)
void dataDisplayThread() {
QReadLocker locker(&rwLock);
for (int val : buffer) qDebug() << val; // 读取数据
}
cpp
#include <QReadWriteLock>
#include <QThread>
#include <QDebug>
QReadWriteLock rwLock; // 全局读写锁
int sharedData = 0; // 共享资源
class ReaderThread : public QThread {
protected:
void run() override {
rwLock.lockForRead(); // 手动加读锁
qDebug() << "Read data:" << sharedData;
rwLock.unlock(); // 必须手动解锁!
}
};
class WriterThread : public QThread {
protected:
void run() override {
rwLock.lockForWrite(); // 手动加写锁
sharedData++;
qDebug() << "Write data:" << sharedData;
rwLock.unlock(); // 必须手动解锁!
}
};
注意事项 即使是读写锁,在使用过程中也要注意读锁进行锁后,也需要释放,在调用写锁,不然可能也会出现死锁的情况,同时解锁的时候可以尝试try,保证线程的安全释放锁资源。
cpp
void run() {
rwLock.lockForRead();
try {
// 临界区操作
} catch (...) {
rwLock.unlock();
throw;
}
rwLock.unlock();
}
cpp
rwLock.lockForRead();
// 读操作
rwLock.unlock();
rwLock.lockForWrite();
// 写操作
rwLock.unlock();